LVS负载均衡集群

LVS负载均衡集群

随着互联网的发展，站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求也越来越高，单台服务器也将难以无法承担所有的访问需求。所以负载均衡的技术应运而生，而LVS就是企业中非常常用的一种集群技术。

集群的含义

Cluster，集群、群集,为解决某个特定问题将多台计算机组合起来形成的单个系统

由多台主机构成，但对外只表现为一个整体

集群的分类

负载均衡集群

• LB： Load Balancing，负载均衡，多个主机组成，每个主机只承担一部分访问请求
• 提高应用系统的响应能力、尽可能处理更多的访问请求、减少延迟为目标，获得高并发、高负载（LB）的整体性能
• LB的负载分配依赖于主节点的分流算法

高可用集群

• HA： High Availiablity，高可用，避免 SPOF（single Point Of failure）
• 提高应用系统的可靠性、尽可能地减少中断时间为目标，确保服务的连续性，达到高可用（HA）的容错效果
• HA的工作方式包括双工和主从两种模式

高性能运算集群

HPC： High-performance computing，高性能
提高应用系统的CPU运算速度、扩展硬件资源和分析能力为目标，获得相当于大型、超级计算机的高性能运算（HPC）能力
高性能依赖于“分布式运算”、“并行计算”，通过专用硬件和软件将多个服务器的CPU、内存等资源整合在一起，实现只有大型、超级计算机才具备的计算能力

负载均衡集群架构

第一层，负载调度器（Load Balancer或Director）

第二层，服务器池（Server Pool）

第三层，共享存储（Share Storage）

负载均衡集群工作模式分析

NAT模式

地址转换

1.Network Address Translation，简称NAT模式
2.类似于防火墙的私有网络结构，负载调度器作为所有服务器节点的网关，即作为客户机的访问入口，也是各节点回应客户机的访问出口
3.服务器节点使用私有IP地址，与负载调度器位于同一个物理网络，安全性要优于其他两种方式

TUN模式

IP隧道

1.IP Tunnel,简称TUN模式
2.采用开放式的网络结构，负载调度器仅作为客户机的访问入口，各节点通过各自的Internet连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器
3.服务器节点分散在互联网中的不同位置,具有独立的公网IP地址，通过专用IP隧道与负载调度器相互通信

DR模式

直接路由

1.Direct Routing，简称DR模式
2.采用半开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，但各节点并不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络
3.负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道

三种工作模式的区别

工作模式	NAT模式	TUN模式	DR模式
server number（节点数量）	low 10-20	high 100	hign 100
真实网关	负载调度器	自由路由器	自由路由器
IP地址	公网+私网	公网	私网
优点	安全性能高	安全、速度快	性能最好
缺点	效率低、压力大	需要安全隧道、贵	不能跨越LAN（局域网）

LVS的负载调度算法

轮询（Round Robin）

• 将收到的访问请求按照顺序轮流分配给群集中的各节点 (真实服务器)
• 均等地对待每台服务器，而不管服务器实际的连接数和系统负载

加权轮询（Weighted Round Robin）

• 根据调度器设置的权重值来分发请求
• 权重值高的节点优先获得任务并且分配的请求越多
• 这样可以保证性能高的节点承担更 多请求

最少连接（Least Connections）

• 根据真实服务器已建立的连接数进行分配
• 将收到的访问请求优先分配给连接数最少的节点
• 如果所有的服务器节点性能相近，采用这种方式可以更好的均衡负载

加权最少连接（Weighted Least Connections）

• 在服务器节点的性能差异较大的 情况下，调度器可以根据节点服务器负载自动调整权重
• 权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载

LVS集群创建于管理

• 创建虚拟服务器
• 添加、删除服务器节点
• 查看群集及节点情况
• 保存负载分配策略

ipvsadm 命令

选项	作用
-A	添加虚拟服务器
-D	删除整个虚拟服务器
-s	指定负载调度算法（轮询：rr、加权轮询：wrr、最少连接：lc、加权最少连接：wlc）
-a	表示添加真实服务器（节点服务器）
-d	删除某一个节点
-t	指定 VIP地址及 TCP端口
-r	指定 RIP地址及 TCP端口
-m	表示使用 NAT群集模式
-g	表示使用 DR模式
-i	表示使用 TUN模式
-w	设置权重（权重为 0 时表示暂停节点）
-p	表示保持长连接60秒
-l	列表查看 LVS 虚拟服务器（默认为查看所有）
-n	以数字形式显示地址、端口等信息，常与“-l”选项组合使用。ipvsadm -ln

LVS-NAT部署实验

准备三台主机：

lvs 两张网卡 ens33:192.168.116.129 ens37192.168.21.100

httpd1:192.168.116.130

httpd2:192.168.116.132

lvs网卡配置

httpd1网卡配置：注意网关指向lvs服务器

httpd2网卡配置

下载httpd

yum install -y httpd    #下载httpd

准备页面文件

cd /var/www/html/
vim index.html



systemctl start httpd   #开启服务

配置第二台httpd服务器 配置和上面一样 注意页面区分开来

配置SNAT转发规则

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1

sysctl -p   #刷新一下

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.116.0/24 -o ens37 -j SNAT --to-source 192.168.100.100 

加载lvs内核模块

modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

安装ipvsadm管理工具

yum install -y ipvsadm

下载完成后，在启动服务前，需要保存负载分配策略，不然会报错

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service

配置负载分配策略

-A	添加虚拟服务器
-s	指定负载调度算法（轮询rr、加权轮询wwr、最小连接lc、加权最少连接wlc）
-a	表示添加真实服务器（后端节点服务器）
-t	指定VIP地址及TCP端口
-m	表示使用NAT集群模式
-w	设置权重（权重为0时表示暂停节点）

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.21.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.21.100:80 -r 192.168.116.130:80 -m -w 1
ipvsadm -a -t 192.168.21.100:80 -r 192.168.116.132:80 -m -w 1

ipvsadm     #启动策略

ipvsadm -ln   #查看节点状态
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm

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192.168.21.100